DE102014119692A1

DE102014119692A1 - Turbine components with adaptive cooling paths with two materials

Info

Publication number: DE102014119692A1
Application number: DE102014119692.9A
Authority: DE
Inventors: Victor John Morgan; Joseph Fagan
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2014-01-10
Filing date: 2014-12-29
Publication date: 2015-07-16
Also published as: JP6514509B2; US20150198062A1; JP2015132261A; US9784123B2; CH709119A2

Abstract

Die vorliegende Anmeldung ergibt somit eine Turbinenkomponente zur Verwendung in einem Heißgaspfad einer Gasturbine. Die Turbinenkomponente kann eine Außenfläche, einen internen Kühlkreislauf, einen adaptiven Kühlpfad, der mit dem internen Kühlkreislauf in Verbindung steht und sich durch die Außenfläche erstreckt, und einen Kühlstopfen mit zwei oder mehreren Materialien enthalten, die innerhalb des adaptiven Kühlpfads positioniert sind.The present application thus provides a turbine component for use in a hot gas path of a gas turbine engine. The turbine component may include an outer surface, an internal cooling circuit, an adaptive cooling path communicating with the internal cooling circuit and extending through the outer surface, and a cooling plug having two or more materials positioned within the adaptive cooling path.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Anmeldung und das daraus resultierende Patent betreffen allgemein Gasturbinen und betreffen insbesondere Gasturbinen mit zwei Materialien versehenen adaptiven Kühlpfaden, die mit zwei oder mehreren Materialien mit unterschiedlichen Schmelzpunkten gefüllt sind, so dass wenigstens ein Material oberhalb einer vorbestimmten Temperatur öffnen kann, um eine ergänzende Kühlströmung durch dieses bereitzustellen.The present application and the resulting patent relate generally to gas turbines and, more particularly, to gas turbines having two-material adaptive cooling paths filled with two or more materials having different melting points so that at least one material above a predetermined temperature can open to provide complementary cooling flow to provide through this.

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNGBACKGROUND TO THE INVENTION

Allgemein beschrieben, enthält eine Gasturbine eine Anzahl von Stufen mit Laufschaufeln, die sich von einer stützenden Laufscheibe aus nach außen erstrecken. Jede Laufschaufel enthält ein Schaufelblatt, über dem heiße Verbrennungsgase strömen. Das Schaufelblatt muss gekühlt werden, um den durch die Verbrennungsgase erzeugten hohen Temperaturen standzuhalten. Eine unzureichende Kühlung kann eine unzulässige Beanspruchung und Oxidation an dem Schaufelblatt zur Folge haben und kann zur Ermüdung und/oder Beschädigung führen. Das Schaufelblatt ist im Allgemeinen hohl, mit einem oder mehreren internen Kühlströmungskreisläufen versehen, die zu einer Anzahl von Kühllöchern und dergleichen führen. Die Kühlluft wird durch die Kühllöcher ausgegeben, um eine Filmkühlung an der Außenfläche des Schaufelblattes zu erzielen.Generally described, a gas turbine includes a number of stages with blades that extend outwardly from a supporting disk. Each blade contains an airfoil, over which hot combustion gases flow. The airfoil must be cooled to withstand the high temperatures generated by the combustion gases. Inadequate cooling can result in undue stress and oxidation on the airfoil and can lead to fatigue and / or damage. The airfoil is generally hollow, provided with one or more internal cooling flow circuits leading to a number of cooling holes and the like. The cooling air is discharged through the cooling holes to achieve film cooling on the outer surface of the airfoil.

Andere Arten von Heißgaspfadkomponenten und andere Arten von Turbinenkomponenten können auf eine ähnliche Weise gekühlt werden.Other types of hot gas path components and other types of turbine components may be cooled in a similar manner.

Obwohl viele Modelle und Simulationen durchgeführt werden können, bevor eine gegebene Komponente im Feld in Betrieb genommen wird, können die exakten Temperaturen, die eine Komponente oder ein Bereich von dieser erreichen kann, aufgrund von komponentenspezifischen heißen und kalten Stellen stark variieren. Insbesondere kann die Komponente temperaturabhängige Eigenschaften haben, die durch eine Überhitzung beeinträchtigt werden können. Infolgedessen können viele Turbinenkomponenten überkühlt werden, um örtlich begrenzte heiße Stellen, die an den Komponenten entstehen können, auszugleichen. Eine derartige übermäßige Überkühlung kann jedoch eine negative Auswirkung auf die gesamte Leistungsabgabe und den gesamten Wirkungsgrad der Gasturbine haben.Although many models and simulations can be performed before a given component in the field is put into operation, the exact temperatures that a component or region may reach can vary widely due to component-specific hot and cold locations. In particular, the component may have temperature-dependent properties that may be affected by overheating. As a result, many turbine components can be overcooled to compensate for localized hot spots that may be generated at the components. However, such excessive overcooling may have a negative impact on the overall output and overall efficiency of the gas turbine.

Es besteht somit ein Wunsch nach verbesserten Konstruktionen für Schaufelblätter und andere Arten von Heißgaspfadturbinenkomponenten. Derartige verbesserte Konstruktionen können örtlich begrenzte heiße Stellen mit einer minimierten Menge an zusätzlicher Kühlluft bewältigen. Derartige verbesserte Konstruktionen können ferner eine verlängerte Komponentenlebensdauer fördern, ohne den gesamten Wirkungsgrad und die gesamte Leistungsabgabe der Gasturbine zu beeinträchtigen.There is thus a desire for improved constructions for airfoils and other types of hot gas path turbine components. Such improved designs can cope with localized hot spots with a minimized amount of additional cooling air. Such improved designs may further promote prolonged component life without compromising the overall efficiency and output of the gas turbine.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

Die vorliegende Anmeldung und das daraus resultierende Patent ergeben somit eine Turbinenkomponente zur Verwendung in einem Heißgaspfad einer Gasturbine. Die Turbinenkomponente kann eine Außenfläche, einen internen Kühlkreislauf, einen adaptiven Kühlpfad, der mit dem internen Kühlkreislauf in Verbindung steht und sich durch die Außenfläche erstreckt, und einen Kühlstopfen mit zwei oder mehreren Materialien enthalten, die innerhalb des adaptiven Kühlpfads positioniert sind. Der Kühlstopfen kann öffnen, um ein Kühlmedium durch ihn hindurch zu liefern, wenn eine örtlich begrenzte vorbestimmte Temperatur erreicht ist.The present application and the resulting patent thus provide a turbine component for use in a hot gas path of a gas turbine engine. The turbine component may include an outer surface, an internal cooling circuit, an adaptive cooling path communicating with the internal cooling circuit and extending through the outer surface, and a cooling plug having two or more materials positioned within the adaptive cooling path. The cooling plug may open to provide a cooling medium therethrough when a localized predetermined temperature is reached.

In der zuvor erwähnten Turbinenkomponente kann der Kühlstopfen ein äußeres Material für niedrigere Temperatur und ein inneres Material für höhere Temperatur aufweisen.In the aforementioned turbine component, the cooling plug may include a lower temperature outer material and a higher temperature inner material.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das äußere Material für niedrige Temperaturen eine niedrige vorbestimmte Temperatur auf, während das innere Material für höhere Temperatur eine hohe vorbestimmte Temperatur aufweist, wobei die hohe vorbestimmte Temperatur höher ist als die niedrige vorbestimmte Temperatur.In a preferred embodiment, the low temperature outer material has a low predetermined temperature while the higher temperature inner material has a high predetermined temperature, the high predetermined temperature being higher than the low predetermined temperature.

Insbesondere kann die niedrige vorbestimmte Temperatur etwa 900 bis etwa 1900 Grad Fahrenheit (etwa 482 bis etwa 1038 Grad Celsius) aufweisen.In particular, the low predetermined temperature may be about 900 to about 1900 degrees Fahrenheit (about 482 to about 1038 degrees Celsius).

Zusätzlich oder alternativ kann die hohe vorbestimmte Temperatur etwa 1901 bis etwa 2400 Grad Fahrenheit (etwa 1038 bis etwa 1316 Grad Celsius) aufweisen.Additionally or alternatively, the high predetermined temperature may be about 1901 to about 2400 degrees Fahrenheit (about 1038 to about 1316 degrees Celsius).

In der Turbinenkomponente der vorstehend erwähnten bevorzugten Ausführungsform kann das äußere Material für niedrigere Temperatur öffnen, sobald die niedrige vorbestimmte Temperatur erreicht oder überschritten ist.In the turbine component of the aforementioned preferred embodiment, the outer material may open for lower temperature once the low predetermined temperature is reached or exceeded.

In der Turbinenkomponente einer beliebigen vorstehend erwähnten Art kann das äußere Material für niedrigere Temperatur das innere Material für höhere Temperatur umgeben.In the turbine component of any kind mentioned above, the lower temperature outer material may surround the inner higher temperature material.

In einer Ausführungsform weisen das äußere Material für niedrigere Temperatur und das innere Material für höhere Temperatur eine verwirbelte Konfiguration auf.In one embodiment, the lower temperature outer material and the higher temperature inner material have a swirled configuration.

Die Turbinenkomponente einer beliebigen vorstehend erwähnten Art kann vorzugsweise ein Schaufelblatt aufweisen. The turbine component of any kind mentioned above may preferably comprise an airfoil.

In der Turbinenkomponente einer beliebigen vorstehend erwähnten Art kann der adaptive Kühlpfad mehrere adaptive Kühlpfade aufweisen, und der Kühlstopfen kann mehrere Kühlstopfen aufweisen.In the turbine component of any of the aforementioned types, the adaptive cooling path may include a plurality of adaptive cooling paths, and the cooling plug may include a plurality of cooling plugs.

Zusätzlich oder alternativ kann die Turbinenkomponente ferner mehrere Kühllöcher aufweisen, die mit dem internen Kühlkreislauf in Verbindung stehen und sich durch die Außenfläche erstrecken.Additionally or alternatively, the turbine component may further include a plurality of cooling holes communicating with the internal cooling circuit and extending through the outer surface.

Die Turbinenkomponente einer beliebigen vorstehend erwähnten Art kann ferner ein Kühlmedium aufweisen, das durch den internen Kühlkreislauf strömt.The turbine component of any kind mentioned above may further include a cooling medium flowing through the internal cooling circuit.

In einer Ausführungsform weist die Turbinenkomponente ferner ein ergänzendes Volumen des Kühlmediums auf, und das ergänzende Volumen des Kühlmediums strömt durch den adaptiven Kühlpfad hindurch, wenn der Kühlstopfen geöffnet ist.In one embodiment, the turbine component further includes a supplemental volume of the cooling medium, and the supplemental volume of the cooling medium flows through the adaptive cooling path when the cooling plug is open.

In einer weiteren Ausführungsform kann der Kühlstopfen ein äußeres Material für höhere Temperatur und ein inneres Material für niedrige Temperaturen aufweisen.In another embodiment, the cooling plug may include a higher temperature outer material and a lower temperature inner material.

Die vorliegende Anmeldung und das daraus resultierende Patent ergeben ferner ein Verfahren zum Kühlen einer Turbinenkomponente, die in einem Heißgaspfad arbeitet. Das Verfahren kann die Schritte des Positionierens eines adaptiven Kühlwegs in einer Außenfläche der Turbinenkomponente, Positionierens eines Multi-Material-Kühlstopfens in dem adaptiven Kühlpfad, Öffnen des Multi-Material-Kühlstopfens, falls eine vorbestimmte Temperatur eines äußeren Materials des Multi-Material-Kühlstopfens erreicht oder überschritten wird, und Strömenlassen eines Kühlmediums durch den adaptiven Kühlpfad, um wenigstens einen örtlich begrenzten Abschnitt der Außenfläche zu kühlen, enthalten.The present application and the resulting patent further provide a method of cooling a turbine component operating in a hot gas path. The method may include the steps of positioning an adaptive cooling path in an outer surface of the turbine component, positioning a multi-material cooling plug in the adaptive cooling path, opening the multi-material cooling plug if a predetermined temperature of an outer material of the multi-material cooling plug is reached or exceeding, and flowing a cooling medium through the adaptive cooling path to cool at least a localized portion of the outer surface.

Die vorliegende Anmeldung und das daraus resultierende Patent ergeben ferner eine Heißgaspfadkomponente zur Verwendung in einem Heißgaspfad einer Gasturbine. Die Schaufelblattkomponente kann eine Außenfläche, einen internen Kühlkreislauf, einen Kühlpfad, der mit dem internen Kühlkreislauf in Verbindung steht und sich durch die Außenfläche erstreckt, einen adaptiven Kühlpfad, der mit dem internen Kühlkreislauf in Verbindung steht und sich durch die Außenfläche erstreckt, und einen Kühlstopfen mit zwei Materialien aufweisen, der innerhalb des adaptiven Kühlpfads angeordnet ist. Der Kühlstopfen mit zwei Materialien kann ein äußeres Material für niedrigere Temperatur und ein inneres Material für höhere Temperatur enthalten. Der Kühlstopfen mit zwei Materialien kann öffnen, um ein Kühlmedium durch ihn hindurch zu liefern, wenn eine örtlich begrenzte vorbestimmte Temperatur erreicht ist.The present application and the resulting patent further provide a hot gas path component for use in a hot gas path of a gas turbine engine. The airfoil component may include an outer surface, an internal cooling circuit, a cooling path communicating with the internal cooling circuit and extending through the outer surface, an adaptive cooling path communicating with the internal cooling circuit and extending through the outer surface, and a cooling plug with two materials disposed within the adaptive cooling path. The two material cooling plug may include a lower temperature outer material and a higher temperature inner material. The two material cooling plug may open to provide a cooling medium therethrough when a localized predetermined temperature is reached.

In der zuvor erwähnten Heißgaspfadkomponente kann das äußere Material für niedrigere Temperatur eine niedrige vorbestimmte Temperatur aufweisen, und das innere Material für höhere Temperatur kann eine hohe vorbestimmte Temperatur aufweisen, wobei die hohe vorbestimmte Temperatur höher sein kann als die niedrige vorbestimmte Temperatur.In the aforementioned hot gas path component, the lower temperature outer material may have a low predetermined temperature, and the higher temperature inner material may have a high predetermined temperature, wherein the high predetermined temperature may be higher than the low predetermined temperature.

Insbesondere kann die niedrige vorbestimmte Temperatur etwa 900 bis etwa 1900 Grad Fahrenheit (etwa 482 bis etwa 1038 Grad Celsius) aufweisen, und die hohe vorbestimmte Temperatur kann etwa 1901 bis etwa 2400 Grad Fahrenheit (etwa 1038 bis etwa 1316 Grad Celsius) aufweisen.In particular, the low predetermined temperature may be about 900 to about 1900 degrees Fahrenheit, and the high predetermined temperature may be about 1901 to about 2400 degrees Fahrenheit.

Das äußere Material für niedrigere Temperatur kann öffnen, sobald die niedrige vorbestimmte Temperatur erreicht oder überschritten ist.The lower temperature outer material may open once the low predetermined temperature is reached or exceeded.

In der Heißgaspfadkomponente einer beliebigen vorstehend erwähnten Art kann das äußere Material für niedrigere Temperatur das innere Material für höhere Temperatur umgeben.In the hot gas path component of any kind mentioned above, the lower temperature outer material may surround the inner higher temperature material.

Diese und weitere Merkmale und Verbesserungen der vorliegenden Anmeldung und des daraus resultierenden Patentes werden für einen Fachmann auf dem Gebiet bei einer Durchsicht der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den verschiedenen Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen offenkundig.These and other features and improvements of the present application and the resulting patent will become apparent to those skilled in the art upon review of the following detailed description, taken in conjunction with the several drawings and the appended claims.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Gasturbine unter Veranschaulichung eines Verdichters, einer Brennkammer und einer Turbine. 1 shows a schematic representation of a gas turbine illustrating a compressor, a combustion chamber and a turbine.

2 zeigt eine Perspektivansicht eines Beispiels einer bekannten Turbinenkomponente, wie beispielsweise einer Turbinenlaufschaufel. 2 FIG. 12 shows a perspective view of an example of a known turbine component, such as a turbine blade. FIG.

3 zeigt eine Perspektivansicht eines Abschnitts einer Turbinenkomponente, wie sie hierin beschrieben sein kann. 3 shows a perspective view of a portion of a turbine component, as may be described herein.

4 zeigt eine quer geschnittene Seitenansicht eines Abschnitts der Turbinenkomponente aus 3 mit einem Kühllochstopfen mit zwei Materialien innerhalb eines adaptiven Kühlpfads, wie er hierin beschrieben sein kann. 4 shows a cross-sectional side view of a portion of the turbine component 3 with a cooling hole plug with two materials within an adaptive cooling path, as may be described herein.

5 zeigt eine Querschnittsansicht des Kühllochstopfens mit zwei Materialien nach 4. 5 shows a cross-sectional view of the cooling hole plug with two materials 4 ,

6 zeigt eine quer geschnittene Seitenansicht eines Abschnitts der Turbinenkomponente nach 3 mit dem für höhere Temperatur ausgelegten inneren Material des geöffneten Kühllochstopfens mit zwei Materialien. 6 shows a cross-sectional side view of a portion of the turbine component after 3 with the higher temperature internal material of the opened two-material cooling hole plug.

7 zeigt eine quer geschnittene Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform eines Kühllochstopfens mit zwei Materialien, wie er hierin beschrieben sein kann. 7 Figure 12 shows a cross-sectional side view of an alternative embodiment of a two material cooling hole plug as may be described herein.

8 zeigt eine quer geschnittene Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform eines Kühllochstopfens mit zwei Materialien, wie er hierin beschrieben sein kann. 8th Figure 12 shows a cross-sectional side view of an alternative embodiment of a two material cooling hole plug as may be described herein.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Indem nun auf die Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen gleiche Bezugszeichen überall in den verschiedenen Ansichten gleiche Elemente bezeichnen, zeigt 1 eine schematische Ansicht einer Gasturbine 10, wie sie hierin verwendet werden kann. Die Gasturbine 10 kann einen Verdichter 15 enthalten. Der Verdichter 15 verdichtet eine ankommende Luftströmung 20. Der Verdichter 15 liefert die verdichtete Luftströmung 20 zu einer Brennkammer 25. Die Brennkammer 25 vermischt die verdichtete Luftströmung 20 mit einer unter Druck stehenden Brennstoffströmung 30 und zündet das Gemisch, um eine Strömung von Verbrennungsgasen 35 zu erzeugen. Obwohl lediglich eine einzige Brennkammer 25 veranschaulicht ist, kann die Gasturbine 10 eine beliebige Anzahl von Brennkammern 25 enthalten. Die Strömung der Verbrennungsgase 35 wird wiederum zu einer Turbine 40 geliefert. Die Verbrennungsgasströmung 35 treibt die Turbine 40 an, um mechanische Arbeit zu verrichten. Die in der Turbine 40 verrichtete mechanische Arbeit treibt den Verdichter 15 über eine Welle 45 und eine externe Last 50, wie beispielsweise einen elektrischen Generator und dergleichen, an.Referring now to the drawings, wherein like reference numbers indicate like elements throughout the several views, there is shown 1 a schematic view of a gas turbine 10 as may be used herein. The gas turbine 10 can a compressor 15 contain. The compressor 15 compresses an incoming airflow 20 , The compressor 15 provides the compressed air flow 20 to a combustion chamber 25 , The combustion chamber 25 mixes the compressed air flow 20 with a pressurized fuel flow 30 and ignites the mixture to a flow of combustion gases 35 to create. Although only a single combustion chamber 25 is illustrated, the gas turbine 10 any number of combustion chambers 25 contain. The flow of combustion gases 35 in turn becomes a turbine 40 delivered. The combustion gas flow 35 drives the turbine 40 to do mechanical work. The one in the turbine 40 performed mechanical work drives the compressor 15 over a wave 45 and an external load 50 , such as an electric generator and the like.

Die Gasturbine 10 kann Erdgas, flüssige Brennstoffe, verschiedene Arten von Synthesegas und/oder andere Arten von Brennstoffen oder deren Gemischen verwenden. Die Gasturbine 10 kann eine beliebige einzelne von einer Anzahl unterschiedlicher Gasturbinen sein, die von der General Electric Company aus Schenectady, New York, angeboten werden, und dergleichen. Die Gasturbine 10 kann verschiedene Konfigurationen aufweisen und kann andere Arten von Komponenten verwenden. Es können auch andere Arten von Gasturbinen hierin verwendet werden. Es können mehrere Gasturbinen, andere Turbinenarten oder andere Arten einer Energieerzeugungsausrüstung auch gemeinsam hierin verwendet werden.The gas turbine 10 may use natural gas, liquid fuels, various types of syngas and / or other types of fuels or mixtures thereof. The gas turbine 10 may be any of a number of different gas turbines offered by the General Electric Company of Schenectady, New York, and the like. The gas turbine 10 can have various configurations and can use other types of components. Other types of gas turbines may be used herein. Several gas turbines, other turbine types, or other types of power generation equipment may also be used together herein.

2 zeigt ein Beispiel für eine Turbinenlaufschaufel 55, die in einem Heißgaspfad 56 der Turbine 40 und dergleichen verwendet werden kann. Allgemein beschrieben, kann die Turbinenlaufschaufel 55 ein Schaufelblatt 60, einen Schaftabschnitt 56 und eine Plattform 70 enthalten, die zwischen dem Schaufelblatt 60 und dem Schaftabschnitt 65 angeordnet ist. Das Schaufelblatt 60 erstreckt sich allgemein von der Plattform 70 aus radial nach oben und enthält eine Vorderkante 72 und eine Hinterkante 74. Das Schaufelblatt 60 kann ferner eine konkave Oberfläche, die eine Druckseite 76 definiert, und eine gegenüberliegende konvexe Oberfläche enthalten, die eine Saugseite 78 definiert. Die Plattform 70 kann im Wesentlichen horizontal verlaufen und eben sein. Der Schaftabschnitt 65 kann sich von der Plattform 70 aus radial nach unten derart erstrecken, dass die Plattform 70 im Wesentlichen eine Verbindungsstelle zwischen dem Schaufelblatt 60 und dem Schaftabschnitt 65 definiert. Der Schaftabschnitt 65 kann einen Schafthohlraum 80 darin enthalten. Der Schaftabschnitt 65 kann ferner eine oder mehrere Engelflügeldichtungen 82 und eine Wurzelstruktur 84, wie beispielsweise einen Schwalbenschwanz und dergleichen, enthalten. Die Wurzelstruktur 84 kann eingerichtet sein, um die Turbinenlaufschaufel 55 an der Welle 45 zu sichern. Es kann eine beliebige Anzahl von Turbinenlaufschaufeln 55 längs des Umfangs um die Welle 45 herum angeordnet sein. Es können auch andere Komponenten und andere Konfigurationen hierin verwendet werden. 2 shows an example of a turbine blade 55 that in a hot gas path 56 the turbine 40 and the like can be used. Generally described, the turbine blade 55 an airfoil 60 a shaft section 56 and a platform 70 included between the airfoil 60 and the shaft portion 65 is arranged. The blade 60 generally extends from the platform 70 from radially upwards and contains a front edge 72 and a trailing edge 74 , The blade 60 may also have a concave surface that has a pressure side 76 defined, and an opposite convex surface containing a suction side 78 Are defined. The platform 70 can be essentially horizontal and even. The shaft section 65 can be different from the platform 70 extend radially downwards such that the platform 70 essentially a joint between the airfoil 60 and the shaft portion 65 Are defined. The shaft section 65 can a shaft cavity 80 contained in it. The shaft section 65 may also include one or more angelic wing seals 82 and a root structure 84 such as a swallowtail and the like. The root structure 84 Can be set up to the turbine blade 55 on the shaft 45 to secure. It can be any number of turbine blades 55 along the circumference around the shaft 45 be arranged around. Other components and other configurations may be used herein.

Die Turbinenlaufschaufel 55 kann einen oder mehrere Kühlkreisläufe 86 enthalten, die sich durch diese hindurch erstrecken, um ein Kühlmedium 88, wie beispielsweise Luft, von dem Verdichter 15 oder einer anderen Quelle strömen zu lassen. Es können auch Dampf und andere Arten von Kühlmedien 88 hierin verwendet werden. Die Kühlkreisläufe 86 und das Kühlmedium 88 können wenigstens durch Abschnitte des Schaufelblattes 60, des Schaftabschnitts 65 und der Plattform 70 in einer beliebigen Reihenfolge, Richtung oder Strecke umlaufen. Es können viele verschiedene Arten von Kühlkreisläufen und Kühlmedien in einer beliebigen Ausrichtung hierin verwendet werden. Die Kühlkreisläufe 86 können zu einer Anzahl von Kühllöchern 90 oder anderen Arten von Kühlpfaden zur Filmkühlung an dem Schaufelblatt 60 oder an einer sonstigen Stelle führen. Es können andere Arten von Kühlverfahren hierin verwendet werden. Es können auch andere Komponenten und andere Konfigurationen hierin verwendet werden.The turbine blade 55 can have one or more cooling circuits 86 which extend therethrough to a cooling medium 88 , such as air, from the compressor 15 or another source. It can also steam and other types of cooling media 88 used herein. The cooling circuits 86 and the cooling medium 88 can at least pass through sections of the airfoil 60 , the shaft portion 65 and the platform 70 circulating in any order, direction or distance. Many different types of refrigeration circuits and cooling media in any orientation may be used herein. The cooling circuits 86 can lead to a number of cooling holes 90 or other types of cooling paths for film cooling on the airfoil 60 or at another location. Other types of cooling methods may be used herein. Other components and other configurations may be used herein.

3 zeigt ein Beispiel eines Abschnitts einer Turbinenkomponente 100, wie sie hierin beschrieben sein kann. In diesem Beispiel kann die Turbinenkomponente 100 ein Schaufelblatt 110 und insbesondere eine Seitenwand von dieser sein. Das Schaufelblatt 110 kann ein Teil einer Laufschaufel oder einer Leitschaufel und dergleichen sein. Die Turbinenkomponente 100 kann ferner eine beliebige Art einer luftgekühlten Komponente, einschließlich eines Schaftes, einer Plattform oder einer beliebigen Art einer Heißgaspfadkomponente, sein. Es können andere Arten von Komponenten und andere Konfigurationen hierin verwendet werden. 3 shows an example of a section of a turbine component 100 as described herein. In this example, the turbine component 100 an airfoil 110 and in particular a sidewall thereof. The blade 110 may be part of a blade or vane and the like. The turbine component 100 may also be any type of air cooled component including a stem, a platform, or any type of hot gas path component. Other types of components and other configurations may be used herein.

Ähnlich wie vorstehend beschrieben, kann das Schaufelblatt 110 eine Vorderkante 120 und eine Hinterkante 130 enthalten. Ebenso kann das Schaufelblatt 110 eine Druckseite 140 und eine Saugseite 150 enthalten. Das Schaufelblatt 110 kann ferner einen oder mehrere interne Kühlkreisläufe 160 in ihm enthalten. Die Kühlkreisläufe 160 können zu einer Anzahl von Kühlpfaden 170, wie beispielsweise einer Anzahl von Kühllöchern 175 führen. Die Kühllöcher 175 können sich durch eine Außenfläche 180 des Schaufelblattes 110 hindurch oder anderweitig erstrecken. Die Kühlkreisläufe 160 und die Kühllöcher 175 dienen zur Kühlung des Schaufelblattes 110 und dessen Komponenten mit einem darin befindlichen Kühlmedium 190. Es kann eine beliebige Art eines Kühlmediums 190, wie beispielsweise Luft, Dampf und dergleichen, aus einer beliebigen Quelle hierin verwendet werden. Die Kühllöcher 175 können eine beliebige Größe, Gestalt oder Konfiguration aufweisen. Es kann eine beliebige Anzahl der Kühllöcher 175 hierin verwendet werden. Es können andere Arten von Kühlpfaden 170 hierin verwendet werden. Es können andere Komponenten und andere Konfigurationen hierin verwendet werden.Similarly as described above, the airfoil 110 a leading edge 120 and a trailing edge 130 contain. Similarly, the airfoil 110 a print page 140 and a suction side 150 contain. The blade 110 may also include one or more internal cooling circuits 160 contained in it. The cooling circuits 160 can lead to a number of cooling paths 170 such as a number of cooling holes 175 to lead. The cooling holes 175 can be characterized by an outer surface 180 of the airfoil 110 through or otherwise extend. The cooling circuits 160 and the cooling holes 175 serve to cool the airfoil 110 and its components with a cooling medium therein 190 , It can be any type of cooling medium 190 , such as air, steam, and the like, may be used from any source herein. The cooling holes 175 may be of any size, shape or configuration. It can be any number of cooling holes 175 used herein. There may be other types of cooling paths 170 used herein. Other components and other configurations may be used herein.

Wie in 4 veranschaulicht, kann das Schaufelblatt 110 ferner eine Anzahl von adaptiven Kühlpfaden 200 enthalten. In diesem Beispiel kann der adaptive Kühlpfad 200 in Form einer Anzahl von adaptiven Kühllöchern 210 vorliegen. Die adaptiven Kühllöcher 210 können sich auf eine ähnliche Weise wie die Kühllöcher 175 durch die Außenfläche 180 erstrecken. Die adaptiven Kühllöcher 210 können auch mit einem oder mehreren der Kühlkreisläufe 160 in Verbindung stehen. Die adaptiven Kühllöcher 210 können mit einem Kühlstopfen 220 mit zwei Materialien gefüllt sein. Wie in den 4 und 5 veranschaulicht, kann der mit zwei Materialien versehen Kühlstopfen 220 zwei oder mehrere Materialien mit verschiedenen Schmelzpunkten enthalten, um die Kühllöcher 210 auszufüllen und auszustopfen. Obwohl der Kühlstopfen 220 mit zwei Materialien zwei verschiedene Materialien verwenden kann, können beliebige zwei verschiedene Materialien hierin verwendet werden. Außerdem behalten die zwei oder mehrere Materialien ihre jeweiligen Eigenschaften bei, d.h. eine Legierung und dergleichen wird hier nicht erzeugt. Vielmehr kann eine Legierung ein oder mehrere der zwei oder mehreren hierin verwendeten Materialien bilden.As in 4 illustrates, the airfoil 110 a number of adaptive cooling paths 200 contain. In this example, the adaptive cooling path 200 in the form of a number of adaptive cooling holes 210 available. The adaptive cooling holes 210 can be in a similar way to the cooling holes 175 through the outer surface 180 extend. The adaptive cooling holes 210 You can also use one or more of the cooling circuits 160 keep in touch. The adaptive cooling holes 210 can with a cooling plug 220 be filled with two materials. As in the 4 and 5 illustrated, the two-piece provided cooling plug 220 two or more materials with different melting points, around the cooling holes 210 fill in and stuff. Although the cooling plug 220 With two materials, two different materials may be used, any two different materials may be used herein. In addition, the two or more materials retain their respective properties, ie, an alloy and the like are not produced here. Rather, an alloy may form one or more of the two or more materials used herein.

Insbesondere kann der Kühlstopfen 220 mit zwei Materialien ein äußeres Material 230 für niedrigere Temperatur und ein inneres Material 240 für höhere Temperatur enthalten. Die Ausdrücke „niedriger“ und „höher“ werden hierin in ihrem relativen Sinne in Bezug aufeinander verwendet. Es können Materialien mit beliebigen Schmelz- oder Öffnungs-/ Auflösetemperaturen hierin verwendet werden. Das äußere Material 230 für niedrigere Temperatur kann ein Niedertemperatur-Hartlötmaterial und dergleichen sein. Als ein Beispiel kann das äußere Material 230 für niedrigere Temperatur bei einer niedrigeren vorbestimmten Temperatur 250 in ähnlicher Weise wie Glas weich werden und schmelzen, sich zu Asche verwandeln oder in sonstiger Weise oxidieren und/oder sich volumetrisch verändern. In diesem Beispiel kann die niedrige vorbestimmte Temperatur etwa 900 bis etwa 1900 Grad Fahrenheit (etwa 482 bis etwa 1038 Grad Celsius) betragen. Es können andere vorbestimmte Temperaturen hierin verwendet werden. Beispiele für das äußere Material 230 für niedrigere Temperatur können AMS 4764 und andere Arten von Hartloten auf Kupferbasis umfassen. Ein derartiges Material kann in etwa eine Solidus-Liquidus-Temperatur von etwa 1600 bis etwa 1700 Grad Fahrenheit (etwa 871 bis etwa 927 Grad Celsius) haben. Es können andere Arten von Materialien hierin verwendet werden.In particular, the cooling plug 220 with two materials an outer material 230 for lower temperature and an inner material 240 for higher temperature included. The terms "lower" and "higher" are used herein in their relative sense with respect to each other. Materials having any melting or opening / dissolution temperatures may be used herein. The outer material 230 for lower temperature may be a low-temperature brazing material and the like. As an example, the outer material 230 for lower temperature at a lower predetermined temperature 250 in a similar way as glass softens and melts, turns to ashes or otherwise oxidizes and / or volumetrically changes. In this example, the low predetermined temperature may be about 900 to about 1900 degrees Fahrenheit (about 482 to about 1038 degrees Celsius). Other predetermined temperatures may be used herein. Examples of the outer material 230 for lower temperature, AMS may include 4764 and other types of copper based brazing alloys. Such material may have approximately a solidus liquidus temperature of about 1600 to about 1700 degrees Fahrenheit (about 871 to about 927 degrees Celsius). Other types of materials may be used herein.

Das innere Material 240 für höhere Temperatur kann eine hohe vorbestimmte Temperatur 260 enthalten. Die hohe vorbestimmte Temperatur kann in diesem Beispiel in etwa 1901 bis etwa 2400 Grad Fahrenheit (etwa 1038 bis etwa 1316 Grad Celsius) betragen. Es können andere hohe vorbestimmte Temperaturen 260 hierin verwendet werden. Das innere Material 240 für höhere Temperatur kann ein Hochtemperatur-Hartlötmaterial und dergleichen sein. Beispiele für das innere Material 240 für höhere Temperatur können AMS 4779 und andere Arten von Hartloten auf Nickellegierungsbasis umfassen. Ein derartiges Material kann in etwa eine Solidus-Liquidus-Temperatur von etwa 1800 bis etwa 1900 Grad Fahrenheit (etwa 982 bis etwa 1038 Grad Celsius) haben (obwohl die Ausschmelzung über diesen Temperaturen hinaus liegen kann). Es können andere Arten von Materialien hierin verwendet werden.The inner material 240 for higher temperature can be a high predetermined temperature 260 contain. The high predetermined temperature in this example may be about 1901 to about 2400 degrees Fahrenheit (about 1038 to about 1316 degrees Celsius). There may be other high predetermined temperatures 260 used herein. The inner material 240 for higher temperature may be a high-temperature brazing material and the like. Examples of the inner material 240 for higher temperature, AMS may include 4779 and other types of nickel alloy based brazing alloys. Such material may have approximately a solidus liquidus temperature of about 1800 to about 1900 degrees Fahrenheit (though about 982 to about 1038 degrees Celsius) (although the melting may be beyond these temperatures). Other types of materials may be used herein.

Im Einsatz können die Kühllöcher 170, 210 in die Turbinenkomponente 100 gebohrt oder in sonstiger Weise eingefügt werden. Die Turbinenkomponente 100 kann mit einer herkömmlichen Wärmedämmbeschichtung und dergleichen beschichtet sein. Die adaptiven Kühllöcher 210 können mit den Kühlstopfen 220 mit zwei Materialien gefüllt sein. Insbesondere kann das äußere Material 230 für niedrigere Temperatur des Kühlstopfens 220 mit zwei Materialien mit dem Kühlloch 210 verbunden sein, wobei das innere Material 240 für höhere Temperatur darin angeordnet ist.In use, the cooling holes 170 . 210 into the turbine component 100 drilled or inserted in any other way. The turbine component 100 may be coated with a conventional thermal barrier coating and the like. The adaptive cooling holes 210 can with the cooling plugs 220 be filled with two materials. In particular, the outer material 230 for lower temperature of the cooling plug 220 with two materials with the cooling hole 210 be connected, wherein the inner material 240 is arranged therein for higher temperature.

Wenn die Oberflächentemperatur eines beliebigen Bereichs der Turbinenkomponente 100 die Auslegungstemperatur von z.B. einer heißen Stelle erreicht oder überschreitet, kann das äußere Material 230 für niedrigere Temperatur des Kühlstopfens 220 mit zwei Materialien schmelzen, verbrennen oder in sonstiger Weise öffnen (sich auflösen), sobald die niedrige vorbestimmte Temperatur 250 erreicht oder überschritten ist. Sobald die Integrität des äußeren Materials 230 für niedrigere Temperatur beeinträchtigt ist, können höhere Drücke innerhalb der Turbinenkomponente 100 das verbleibende innere Material 240 für höhere Temperatur aus dem Kühlloch 210 verdrängen. Die Beseitigung des Kühlstopfens 220 mit zwei Materialien öffnet somit das adaptive Kühlloch 210 und stellt eine Kühleinrichtung in einer Region bereit, die eine derartige Kühlströmung erfordert. 5 zeigt das adaptive Kühlloch 210, sobald der Kühlstopfen 220 mit zwei Materialien aufgelöst bzw. geöffnet worden ist. Es kann nur eine dünne Schicht des äußeren Materials 230 für niedrigere Temperatur verbleiben. Sobald der Kühlstopfen 220 mit zwei Materialien aufgelöst bzw. geöffnet worden ist, kann das ergänzende Volumen 195 des Kühlmediums 190 dazu verwendet werden, die Komponente 100 zu kühlen. Ein derartiges ergänzendes Volumen 195 des Kühlmediums 190 kann örtlich begrenzte Probleme, wie beispielsweise Aufsplitterung und Oxidation oder andere schädliche Hochtemperatureffekte, mindern. If the surface temperature of any area of the turbine component 100 the design temperature of eg a hot spot reaches or exceeds the outer material 230 for lower temperature of the cooling plug 220 melt, burn, or otherwise open (dissolve) with two materials as soon as the low predetermined temperature 250 reached or exceeded. Once the integrity of the outer material 230 For lower temperature is compromised, higher pressures within the turbine component 100 the remaining inner material 240 for higher temperature from the cooling hole 210 displace. The removal of the cooling plug 220 with two materials thus opens the adaptive cooling hole 210 and provides a cooling device in a region that requires such cooling flow. 5 shows the adaptive cooling hole 210 as soon as the cooling plug 220 has been dissolved or opened with two materials. It can only be a thin layer of the outer material 230 remain for lower temperature. Once the cooling plug 220 With two materials dissolved or opened, the complementary volume 195 of the cooling medium 190 be used to the component 100 to cool. Such a complementary volume 195 of the cooling medium 190 can mitigate localized problems such as chipping and oxidation or other harmful high temperature effects.

Der Kühlstopfen mit zwei Materialien 220 ermöglicht somit eine zusätzliche Kühlung, falls die örtlich begrenzte Oberflächentemperatur der Turbinenkomponente 100 die Auslegungstemperatur überschreitet, beispielsweise dort, wo eine heiße Stelle auftritt. Ebenso kann der Kühlstopfen 220 mit zwei Materialien als eine Ausfallsicherung für die Gesamtkonstruktion dienen. Der Kühlstopfen 220 mit zwei Materialien erzielt eine zusätzliche Kühlung exakt dort, wo sie benötigt wird, im Gegensatz zu Ansätzen, die auf Vorhersagemodellen oder Simulationen beruhen. Vielmehr passt diese Kühlstrategie sich den tatsächlichen Betriebsbedingungen der Gasturbine 10 und der speziellen Turbinenkomponente 100 an. Angesichts dessen können Prüfungen der Gesamtmaschine verringert werden. Weil die Kühlstopfen 220 mit zwei Materialien nur geöffnet werden können, wenn die lokale Temperatur den Punkt erreicht, an dem Kühlluft benötigt wird, ergibt der Kühlstopfen 220 mit zwei Materialien eine in passiver Weise adaptive oder „selbstheilende“ thermische Auslegung. Wenn vorhergesagte heiße Stellen in der Tat heiß sind, können die Kühlstopfen 220 mit zwei Materialien öffnen. Wenn nicht, können die Kühlstopfen 220 mit zwei Materialien geschlossen bleiben. Angesichts dessen können geringere Kühlströme bei höheren Zündtemperaturen bei geringerem Komponentenrisiko und/oder wenigeren Ausfällen bereitgestellt werden. Die Gesamtmenge der Kühlströmung kann folglich verringert werden. Außerdem kann der Kühlstopfen 220 mit zwei Materialien gegenüber Stopfen aus einem einzigen Material insofern Vorteile bieten, als Stopfen aus einem einzigen Material dazu neigen, in ihrer Mitte stecknadelgroße Leckstellen zu bilden, um so die gewünschte Menge der Kühlströmung durch diese zu verhindern.The cooling plug with two materials 220 thus allows additional cooling, if the localized surface temperature of the turbine component 100 exceeds the design temperature, for example, where a hot spot occurs. Likewise, the cooling plug 220 with two materials serve as a failover for the overall construction. The cooling plug 220 with two materials, additional cooling is achieved exactly where it is needed, unlike approaches based on predictive models or simulations. Rather, this cooling strategy fits the actual operating conditions of the gas turbine 10 and the special turbine component 100 at. In view of this, checks of the overall machine can be reduced. Because the cooling plugs 220 can only be opened with two materials, when the local temperature reaches the point where cooling air is needed results in the cooling plug 220 with two materials a passively adaptive or "self-healing" thermal design. If predicted hot spots are indeed hot, the cooling plugs can 220 open with two materials. If not, the cooling plugs can 220 stay closed with two materials. In view of this, lower cooling flows can be provided at higher ignition temperatures with less component risk and / or fewer failures. The total amount of the cooling flow can thus be reduced. In addition, the cooling plug can 220 with two materials over single-material plugs offer advantages in that plugs of a single material tend to form pin-sized leaks in their midst so as to prevent the desired amount of cooling flow therethrough.

7 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Kühlstopfens 270 mit zwei Materialien, wie er hierin beschrieben sein kann. In diesem Beispiel sind anstelle des äußeren Materials 230 für niedrigere Temperatur, das das innere Material 240 für höhere Temperatur umgibt, die jeweiligen Materialien 230, 240 zu einer verwirbelten Konfiguration 280 gewickelt. Das äußere Material 230 für niedrigere Temperatur kann wiederum mit dem Kühlloch 210 verbunden sein und kann schmelzen oder sich auflösen oder öffnen, wenn die niedrige vorbestimmte Temperatur 250 erreicht oder überschritten wird. Das äußere Material 230 für niedrigere Temperatur erstreckt sich auch innerhalb des inneren Materials 240 für höhere Temperatur, um so eine Beseitigung des inneren Materials 240 für höhere Temperatur hinsichtlich der hohen inneren Drücke zu unterstützen. Es können andere Komponenten und andere Konfigurationen hierin verwendet werden. 7 shows an alternative embodiment of a cooling plug 270 with two materials as may be described herein. In this example, instead of the outer material 230 for lower temperature, which is the inner material 240 for higher temperature surrounds the respective materials 230 . 240 to a swirled configuration 280 wound. The outer material 230 for lower temperature can turn to the cooling hole 210 be connected and can melt or dissolve or open when the low predetermined temperature 250 is reached or exceeded. The outer material 230 for lower temperature also extends within the inner material 240 for higher temperature, so as to eliminate the internal material 240 to support for higher temperature in terms of high internal pressures. Other components and other configurations may be used herein.

Die adaptiven Kühlpfade 200 ermöglichen ferner einen minimierten Einsatz des Kühlmediums 190. Insbesondere können die adaptiven Kühlpfade 200 für das ergänzende Volumen 195 des Kühlmediums 190 nur dann geöffnet werden, wenn die Turbinenkomponente 100 oder ein Bereich von dieser die vorbestimmte niedrige Temperatur erreicht. An sich können die adaptiven Kühlpfade 200 zu einer Reduktion der Konstruktionszeit und einer Verringerung der Variation im Feld führen. Die gesamte Lebensdauer der Turbinenkomponente 100 sollte ebenfalls erhöht sein. Insbesondere kann die Anzahl der Intervalle, in denen die Komponente 100 betrieben werden kann, vergrößert werden. Ebenso kann die Menge des Kühlmediums 190 insofern reduziert werden, als die benötigten adaptiven Kühlpfade 200 für das ergänzende Volumen 195 des Kühlmediums 190 geöffnet werden können. Darüber hinaus können angesichts der fehlenden Sorge um Überhitzung neue Kühlstrategien angewandt werden.The adaptive cooling paths 200 also allow minimized use of the cooling medium 190 , In particular, the adaptive cooling paths 200 for the supplementary volume 195 of the cooling medium 190 only be opened when the turbine component 100 or an area thereof reaches the predetermined low temperature. By itself, the adaptive cooling paths 200 lead to a reduction in design time and a reduction in variation in the field. The entire life of the turbine component 100 should also be increased. In particular, the number of intervals in which the component 100 can be increased. Likewise, the amount of cooling medium 190 be reduced insofar as the required adaptive cooling paths 200 for the supplementary volume 195 of the cooling medium 190 can be opened. In addition, given the lack of concern for overheating, new cooling strategies can be used.

8 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Kühlstopfens 290 mit zwei Materialien, wie er hierin beschrieben sein kann. In diesem Beispiel kann anstelle des äußeren Materials 230 für niedrigere Temperatur, das das innere Material 240 für höhere Temperatur umschließt, die Position der jeweiligen Materialien 230, 240 umgedreht werden. 8th shows an alternative embodiment of a cooling plug 290 with two materials as may be described herein. In this example, instead of the outer material 230 for lower temperature, which is the inner material 240 encloses for higher temperature, the position of the respective materials 230 . 240 be turned around.

Angesichts dessen kann der Kühlstopfen 290 mit zwei Materialien ein äußeres Material 300 für höhere Temperatur aufweisen, dass ein inneres Material 310 für niedrigere Temperatur umgibt. Das innere Material 310 für niedrigere Temperatur kann schmelzen oder sich in sonstiger Weise auflösen oder öffnen, wenn die niedrige vorbestimmte Temperatur 250 erreicht oder überschritten ist. Ein Verlust des inneren Materials 310 für niedrigere Temperatur kann somit auf der Basis der lokalen Temperatur und anderer Parameter ein Kühlloch mit variablem Durchmesser erzeugen. Der Durchmesser der Kühllöcher kann hierin variieren. Der Kühlstopfen 290 mit zwei Materialien sorgt somit für eine Erhöhung der Haltbarkeit an Ort und Stelle (d.h. kaltes Schmelzen innen) und das vollständige Beseitigen des Stopfens (d.h. kaltes Schmelzen außen). Es können andere Komponenten und andere Konfigurationen hierin verwendet werden.In view of this, the cooling plug can 290 with two materials an outer material 300 For higher temperature, that have an inner material 310 for lower temperature surrounds. The inner material 310 for lower temperature may melt or otherwise dissolve or open when the low predetermined temperature 250 reached or exceeded. A loss of the inner material 310 Thus, for lower temperature, a variable diameter cooling hole may be generated based on the local temperature and other parameters. The diameter of the cooling holes may vary herein. The cooling plug 290 with two materials thus provides for an increase in on-the-spot durability (ie, cold melting inside) and complete removal of the plug (ie, cold melting outside). Other components and other configurations may be used herein.

Es sollte offenkundig sein, dass das Vorstehende nur bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung und des daraus resultierenden Patentes anbetrifft. Es können hierin zahlreiche Veränderungen und Modifikationen durch einen Fachmann auf dem Gebiet vorgenommen werden, ohne dass von dem allgemeinen Rahmen und Umfang der Erfindung abgewichen wird, wie durch die folgenden Ansprüche und deren Äquivalente definiert.It should be apparent that the foregoing only relates to certain embodiments of the present application and the resulting patent. Numerous changes and modifications may be made herein by one skilled in the art without departing from the general scope of the invention as defined by the following claims and their equivalents.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Gasturbine gas turbine
1515: Verdichter compressor
2020: Luft air
2525: Brennkammer combustion chamber
3030: Brennstoff fuel
3535: Verbrennungsgase combustion gases
4040: Turbine turbine
4545: Welle wave
5050: Last load
5555: Laufschaufel blade
5656: Heißgaspfad Hot gas path
6060: Schaufelblatt airfoil
6565: Schaft shaft
7070: Plattform platform
7272: Vorderkante leading edge
7474: Hinterkante trailing edge
7676: Druckseite pressure side
7878: Saugseite suction
8080: Schafthohlraum shank cavity
8282: Engelflügeldichtungen Angel wing seals
8484: Wurzelstruktur root structure
8686: Kühlkreisläufe Cooling circuits
8888: Kühlmedium cooling medium
9090: Kühllöcher cooling holes
100100: Turbinenkomponente turbine component
110110: Schaufelblatt airfoil
120120: Vorderkante leading edge
130130: Hinterkante trailing edge
140140: Druckseite pressure side
150150: Saugseite suction
160160: Kühlkreisläufe Cooling circuits
170170: Kühllöcher cooling holes
175175: Kühlpfade cooling paths
180180: Außenfläche outer surface
190190: Kühlmedium cooling medium
195195: ergänzendes Kühlvolumen additional cooling volume
200200: adaptive Kühlpfade adaptive cooling paths
210210: passive Kühllöcher passive cooling holes
220220: Kühlstopfen mit zwei Materialien Cooling plug with two materials
230230: inneres Material für niedrige Temperatur inner material for low temperature
240240: äußeres Material für höhere Temperatur outer material for higher temperature
250250: niedrige vorbestimmte Temperatur low predetermined temperature
260260: hohe vorbestimmte Temperatur high predetermined temperature
270270: Kühlstopfen mit zwei Materialien Cooling plug with two materials
280280: verwirbelte Konfiguration swirled configuration
290290: Kühlstopfen mit zwei Materialien Cooling plug with two materials
300300: äußeres Material für höhere Temperatur outer material for higher temperature
310310: inneres Material für niedrigere Temperatur inner material for lower temperature

Claims

Turbine component for use in a hot gas path of a gas turbine, comprising: an outer surface; an internal cooling circuit; an adaptive cooling path communicating with the internal cooling circuit and extending through the outer surface; and a cooling plug positioned within the adaptive cooling path; wherein the cooling plug comprises two or more materials.

The turbine component of claim 1, wherein the cooling plug comprises a lower temperature outer material and a higher temperature inner material.

The turbine component of claim 2, wherein the outer material for lower temperature has a low predetermined temperature, the inner material for higher temperature has a high predetermined temperature, and wherein the high predetermined temperature is higher than the low predetermined temperature; wherein the low predetermined temperature is preferably about 900 to about 1900 degrees Fahrenheit (about 482 to about 1038 degrees Celsius); and or

wherein the high predetermined temperature is preferably about 1901 to about 2400 degrees Fahrenheit (about 1038 to about 1316 degrees Celsius).

The turbine component of claim 2 or 3, wherein the outer material opens for lower temperature once the low predetermined temperature is reached or exceeded; and / or wherein the outer material for lower temperature surrounds the inner material for higher temperature.

The turbine component of any one of claims 2-4, wherein said lower temperature outer material and said higher temperature inner material have a fluidized configuration.

Turbine component according to any one of the preceding claims, wherein the adaptive cooling path has a plurality of adaptive cooling paths and wherein the cooling plug has a plurality of cooling plugs; and / or further comprising a plurality of cooling holes communicating with the internal cooling circuit and extending through the outer surface.

A turbine component according to any one of the preceding claims, further comprising a cooling medium flowing through the internal cooling circuit; and preferably further comprising a supplemental volume of the cooling medium, wherein the supplemental volume of the cooling medium flows through the adaptive cooling path as soon as the cooling plug is opened.

A turbine component according to any one of the preceding claims, wherein the cooling plug comprises a higher temperature outer material and a lower temperature inner material.

A method of cooling a turbine component operating in a hot gas path comprising: Positioning an adaptive cooling path in an outer surface of the turbine component; Positioning a multi-material cooling plug in the adaptive cooling path; Opening the multi-material cooling plug when a predetermined temperature of an outer material of the multi-material cooling plug is reached or exceeded; and Flowing a cooling medium through the adaptive cooling path to cool a localized portion of the outer surface.

A hot gas path component for use in a hot gas path of a gas turbine, comprising: an outer surface; an internal cooling circuit; a cooling path communicating with the internal cooling circuit and extending through the outer surface; an adaptive cooling path communicating with the internal cooling circuit and extending through the outer surface; and a cooling plug having two materials positioned within the adaptive cooling pad; wherein the two-material cooling plug has a lower temperature outer material and a higher temperature inner material.